工业以太网何以大行其道？

多个方面的发展趋势促使用户实现更好的工业以太网，它们包括：

1.      控制：从中心化到分布式
曾几何时，PLC（以及DCS）是巨大、稀有而又昂贵的单体式设备。所有的自动化项目都从它们那里接线出来。随着远程I/O连接从“愚笨”进步到“智能”，现场总线使控制得以从中心化的PLC剥离出来，移到距离受控设备更近的地方。由于越来越多的智能I/O连接散布开来，对它们之间的通信也就需要更高的带宽。随着需要连接的器件增多，所需的地址空间也在增大，从而进入到具有更高带宽和更大地址空间的工业以太网时代。

2.      网络：从多个到一个
复杂性源于多种总线的存在：需要学习多个工具、实现多种基础设施、它们之间需要多种接口。一个能处理I/O需求、点对点集成、运动控制、安全性、以及与全厂系统垂直集成的单一总线能极大地简化初期工程和运行维护工作。单一总线是理想的情况，但诸如AS-I这样的执行器和传感器总线总是需要的。工业以太网的问题就在于连线过多，对于1比特环境来说成本太高。但工业以太网在其它方面都表现良好：

输入/输出连接。当提及工业以太网时，大部分人首先想到的是输入/输出连接。他们的概念就是将现场总线移植到以太网上。虽然这一点无疑是最重要的因素之一，但如果工业以太网的作用仅仅是替换现场总线，那么它就不可能是能用在（几乎）全部工厂自动化领域的终极网络。星型拓朴结构缺乏现场总线的优势－总线本质！有一些提供商意识到了这一点，已经开始在其器件中配备开关，使之能实现“虚拟”总线结构。

点对点集成。点对点集成适用于PLC到PLC或设备到设备。将设备集成到一致的生产线上是具有挑战性的工作，需要对每台设备上的每一个不同的控制器件进行编程。Profinet为各种设备提供了“组件化”构造，使用代理作为Profinet与设备提供商的标准控制网络之间的接口，包括Profinet、Interbus、DeviceNet、Modbus、串行网络，等等。这项技术还可以容易地集成现有的设备，而不必抛弃现有的网络从头再来。

运动控制。离散型自动化领域看起来不需要考虑那么多运动控制的因素，但ARC咨询集团（ARC Advisory Group）的一项研究显示，运动控制在“离散型”市场实际上占据38%的比例。所以如果需要有网络的话，该网络就必须能处理运动控制。工业以太网，比如Profinet，每毫秒能处理150轴。

安全性。北美的法律现在已经允许在PLC里面和现场总线上实现安全性电路。很多工业以太网已经宣布或发布了安全性协议。就Profinet来说，已有五年历史的Profisafe已经从Profibus扩展到了Profinet。

垂直集成。由于物理层相同（都是以太网）且协议层也相同（TCP/IP），到全厂范围系统的连接更为简便。

3.      连接方式：从有线到无线
某些项目必须使用无线连接，另一些则是为了方便而使用无线连接。在调试或试车生产线时，无线连接可以为找到问题所在提供便利。人们经常需要从移动的设备上获取控制信号－特别是转动的设备。在这种情况下，使用电缆或导电环都会带来恼人的维护问题，并且会有间歇性的信号中断。标准的无线以太网连接使用IEEE 802.11这样的标准，为从移动设备上获取控制信号提供了易于理解而又支持良好的方法。

4.      信息技术：从忽视到提高
过去的办公室网络与控制工程师无关。现在，信息技术（IT）部门在办公室网络上使用的工具适用于工业以太网，而相关的知识和经验跨越了IT/控制工程界限。部门之间的界限必将消失。

5.      车间网络：从专有型到开放型在专有总线时代，用户受限于某个供应商和有限的器件集合。有了开放的网络之后，就有更多的供应商和更多的产品可供选择了。

作者：Carl Henning

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